Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Конспект лекции по ТЭС

.pdf
Скачиваний:
114
Добавлен:
10.06.2015
Размер:
1.85 Mб
Скачать

8. Модель Пуртова–Попова

,+ &"&$2 2 )$/& > (" , -/-$"- 2 )$/# > (" , > , " ( 9 $(-"! "#-/$!&- t & 6 /$$E&6 26&!,4&& &2 / )/&!. n (, !,

n <

P7NE t8 p 7I@8t

>(& +,),!! 2 n ( " 2 t $(-"! "# E&6 & 6/ , &2 / )/&!. n 6. ,$" /# (& ,$"&( ,!&& E&6 & ($) " '$!!. ! "(& 6/ , &/& ! "(& (-) 2

/$3,5&% 6/ &2 /

Модель дискретно-непрерывного канала

/- /! 1 & ,!&- 2 )$/& )& ($"! :!$ ($(. ! 1 ,!,/, !$6% )&2 +,),"# ,/*, &" )& ($"!.% &2 / B b= b< bm < ( "(,! " &1!,/ !, .% )$ ,!,/,

Z z7t8 &

/ ! 0 7

$($% )! 08

/ "! "# $(-"! "& w7z ` b8 $" (! 1 &1!,/,

z7t8 7z= 7t8 z<

7t8zn < 7t88

!, .% )$

,!,/, (& / && '" !, % ) 6./, ),!,

/$) ,"$/#! "& &2 / b 7b= b< bn <8 )/&!. n )$# (&!-" '" &2 / br B !, % )$,!,/, "$" "$" &1!,/ zr 7t8 Z !, .% )$,!,/,

!,/ 1&'! 2 3! & ,"# 2 )$/# !$ ($(. ! :)& ($"! 1 ,!,/, " /# 2$" w7z ` b8 )/- & ,!&-& /#+ 0" / ! 0$(-"! "# P7b ` z8

M=

ЛЕКЦИЯ 5

ТЕОРИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ

Постановка задачи синтеза оптимального алгоритма демодуляции на основе статистического подхода. Функции демодулятора при приёме дискретных сообщений. Критерии и правила оптимального приёма. Критерий идеального наблюдателя 7минимума средней вероятности ошибки8 и вытекающие из него решающие правила 7максимума апостериорной вероятности 7 8, максимума правдоподобия 7 >88. Отношение правдоподобия 7 >8. Другие критерии и решающие правила 7Неймана-Пирсона, минимума среднего риска, обобщённого >8

 

> )

2$% " 9'& "#0

& "$2 $($),'&

)& ($"!.% 65$!&9

!&2,0"

 

6! "#

& "$2. $($),'&

( "& "-"#

2$%,2 ! ! 9 +,),'$9 "$(&&

 

2$% " 9'& "& & "$2 $($),'& )& ($"!.% 65$!&9 -/-$"- +,),',

"($!&-

 

"&2,/#! 1

 

(&L2!& , )& ($"!.% 65$!&9 &

/ '$!&$ /&'$"$!! 9 4$! &

 

2$% " 9'& "& "($!! 1 (&L2!& ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, 2 "(&2

$($),' )& ($"!.% 65$!&9

!$ ($(. ! 2 ,!,/ ,))&"& !.2

E 2 2 , (& !$ Ошибка! Источник ссылки не найден.

($) ", /$!, "( " (!,-

%$2, "$" " 05$9 & "$2. $($),'&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n7t8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

u 7t8

 

s 7t8

 

z7t8

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

i

 

i

 

 

 

 

 

bi

 

 

 

 

 

 

" '!&

>$($),"'&

,!,/

 

 

 

>(&L2!&

 

> / ',"$/#

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

& << "( " (!,-%$2, & "$2.

$($),'& )& ($"!.% 65$!&9

 

 

 

>(& $($),'$ )& ($"!.% 65$!&9 "-5&% &+ /$) ,"$/#! "& / ',9!.%

/$) 05&% )( 1 +, )( 1 2 &!"$( ,/ 2 T )& ($"!.% &2 / bi 7 i

! 2$( &2 /,

,/*, &"$8 ,3).9 &2 / 65$!&-

 

2 ) /-" ($

$($),"'& ,

+,2$!-$"-

"$" " 05&2 &1!,/ 2 ui 7t8 " (.9 $($),L"-

,!,/-+&

 

 

 

 

 

> /$ ( % 3)$!&- D" 1 &1!,/, '$($+ ,!,/ ,))&"& !.2 E 2 2 !, % )

 

(&L2!& ,

" &" &1!,/

 

z7t8 si 7t8 n7t8

 

 

 

 

 

 

 

 

7IW8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)$ si 7t8

&1!,/ bi &2 /, !, % )$ (&L2!& , 7 /$+!.9 &1!,/8

n7t8 &1!,/ E 2,

7

2$%,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>(& !,/&'&& E 2, &1!,/ z7t8 !, +,),!! 2 &!"$( ,/$ ($2$!& -/-$"- ($,/&+,4&$9

/ ',9! 1

( 4$, Z 7t8 si 7t8 N 7t8

 

 

 

 

 

 

z7t8 ($E,$" , 9

 

 

(&L2! 2 "( 9 "$ )$2 ) /-" (

(&!-" 9 ($,/&+,4&&

&2 / 6./ $($),! & .),L" D" " &2 / / ',"$/0 > / '$!! 9 /$) ,"$/#! "& &2 / / ',"$/# ",!, /& ,$" $($),!!$65$!&$

$+2 3!.$ ($,/&+,4&& z7t8 / ',9! 1

( 4$, Z 7t8 2 3! " 6(,+&"#

6$!$'! 2$(! 2 ( "(,! "$ &1!,/ &)$ " '$ \"

( "(,! " " ( !.

(&L2!& , -/-$"- пространством наблюдений ;" 6.

(&!-" 9 ($,/&+,4&& z7t8

2 3! 6./ )! +!,'! +2 3! !$ $(!

 

($)$/&"#

$($),!!.9 &2 / L

( "(,! " !,6/0)$!&9 (,+6& ,$"- !, m !$

 

 

d

$($ $,05&%- 6/, "$9 Bi & ,3) 9

d

 

 

6/, "& ", /-$"- 9 &2 / bi bi \"& 6/, "& !,+. ,0" областями решений

1), )/- .!$ $!&- ($E$!&- ) "," '! ($)$/&"# , 9 6/, "&

(&!,)/$3&" z7t8 &

.),"# / ',"$/0 "$" " 05&9 D" 9 6/, "& &2 /

 

, ! " ( 2 ( &+ )&"- (,+6&$!&$

( "(,! " , !,6/0)$!&9 !, 6/, "&

($E$!&9 &/& " ( 2 % )! 9 &1!,/ z7t8

($6(,+$"-

$($),!!.9 &2 /

M<

!,+. ,0"решающим правилом &/&алгоритмом, %$2$1 ($,/&+ 05 0 решающей схемой

,+/&'!.$ (&L2!.$ "( 9 " , "/&',0"- )( 1 " )( 1, (,+6&$!&$2 ( "(,! " , !,6/0)$!&9 & "$" "$!! &2& ($E,05&2& (, &/,2&

$E,05$$ (, &/ 7,/1 (&"28 ($)$/-$"- "$" " && .6(,!!.2 критерием качества или критерием оптимальности

Критерий оптимальности D" / &$ 72, &2 2, &/& 2&!&2 2,8 " ( 2

) /3$! ) /$" (-"# ! ! 9 показатель качества приёма

($) ", /-05$1 &!"$($

)/- /#+ ,"$/- & "$2. > ,+,"$/# ,'$" ,

-/-$"-

/&'$"$!! 9 2$( 9

2$% " 9'& "&

 

 

,'$"$ ,+,"$/- ,'$" , (&L2, ', " &

/#+$"- $(-"! "# (, &/#! 1

(&L2, &2 /, $(-"! "# E&6 & &2 /, $(-"! "# E&6 & 6&", $(-"! "# E&6 & ) 9 26&!,4&& & )(

, 2 "(&2 ! !.$(&"$(&& & /#+$2.$& "$2,%-+& (& (&L2$&2 / )& ($"!.% 65$!&9 7 D/$2$!"! 2 (&L2$8

Критерий минимального среднего риска или критерий Байеса

1/, ! ),!! 2 (&"$(&0 +,),0"- $/&'&!. Ri j

(& 7 "$(- " &2 "#8

d

 

$($),! &2 / bj ($)!00

.),'& ,'$"$($E$!&-&2 /, bi (& / && '" 6./

$/&'&! (& , '&". ,05 0 /,).$% & % ) !,+. ,0"средним риском R(

m < m <

d

7M=8

 

R( Ri j P bi bj

i = j =

> (&"$(&0 2&!&2,/#! 1 ($)!$1 (& , оптимальным считается решающее правило, которое минимизирует величину среднего риска R(

 

 

 

d

bj (, !,

 

 

 

 

 

2$"!,- $(-"! "# P bi

 

 

 

 

 

 

d

d

bj

d

` bj P bj w z ` bj dz

 

 

P bi bj P z Bi

P bj P z Bi

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bi

 

 

d

 

 

 

 

 

 

d

bi

 

1)$ Bi

6/, "# ($E$!&- ( "(,! "$&1!,/ )/-&2 /, bi

 

1),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m < m <

 

 

m <

m <

 

 

 

 

R( Ri j P bj

w z ` bj dz

Ri j P bj w z ` bj dz

7M<8

 

i = j =

 

Bi

Bi

 

j =

 

 

 

 

 

d

i = d

 

 

 

 

&!&2&+,4&- R(

) "&1,$"- (& ", 2 +!,'$!&& z

(& " ( 2 2&!&2&+&($"-

.(,3$!&$ 6 ,% /$) ,"$/#! (& (,+6&$!&& ( "(,! " , !,6/0)$!&9 !, 6/, "&

($E$!&9 )/-2&!&2&+,4&& R( +!,'$!&$ z ) /3!

 

d

(&!,)/$3,"# " 9 6/, "& ($E$!&9 Bi

)/-" ( 9 7 (& +,),!! 2 i 8 .(,3$!&$6 ,% 6 )$" 2&!&2,/#!.2

 

$E,05$$ (, &/ ($)$/-05$$ ! 2$( 6/, "& ($E$!&9 " ( 9 ) /3!,

(&!,)/$3,"# (&!-",-($,/&+,4&- z 6 )$" /$) 05&2

 

m <

 

 

id QRU PZ[ Ri j P bj w z ` bj

7MH8

i = <m < j =

 

 

1)$ QRU PZ[ Ai +!,',$" +!,'$!&$ i (& " ( 2 Ai

2&!&2,/#!

 

i

 

 

/#+- * (2 / b,9$, P bj w z ` bj w7z8P bj ` z ($E,05$$

(, &/ 2 3!

+, & ,"# 6 /$$2 , "!

 

 

m <

` z

 

id QRU PZ[ Ri j P bj

7MA8

i = <m < j =

MH

C / ! 0

/ "! "# $(-"! "& w z ` bj !,+. ,0" функцией правдоподобия

6$+ / ! 0 $(-"! "# P7bj 8

априорной

вероятностью &2 /, bj 7$(-"! "#

&+$"!,- )

.",8 , / ! 0 $(-"! "# P bj ` z

 

апостериорной вероятностью

&2 /, bj 7$(-"! "# (, '&",!!,- /$ .",8

 

 

 

 

!,'$!&- (& Ri j 2 3! .6&(,"# ( &+ /#!

D" 2 (&"$(&9 2&!&2,/#! 1

($)!$1 (& , -/-$"- 65&2 ($)& (&"$(&$

 

+,),!!.2& (& ,2& >(&L2!&

"&2,/#!.9

(&"$(&0 2&!&2,/#! 1 ($)!$1

(& , !,+. ,0"

байесовским

приёмником

 

 

 

 

 

 

 

 

Критерий идеального наблюдателя (критерий Котельникова)

 

,),' ". ,!&- "&2,/#! 1 ($E,05$1

(, &/, " ($ 6$

$'& ,/ 6.

!,&/ 'E$$ ,'$" (&L2, )/- !$& ,3,05$1

,!,/, bBc $( .$ ($E&/

"$/#!& <WGI 1 >(& D" 2 ,'$"

(&L2, 4$!& ,/ # ($)!$9 $(-"! "#0

E&6 & &2 /,

 

 

 

 

 

 

 

Критерий идеального наблюдателя D" (&"$(&9 2&!&2 2, ($)!$9 $(-"! "&

 

m <

 

 

 

 

 

 

 

E&6 & &2 /, p P7bi 8P7 E ` bi 8

 

 

 

 

 

 

 

i =

z7t8 / ',9! 1

 

 

 

Z 7t8 )$9 " 05$1 !, % )$

> (&!-" 9 ($,/&+,4&&

( 4$,

(&L2!& , )$2 ) /-" ( (&!&2,$" ($E$!&$

$($),!! 2 &2 /$ bi $(-"! "# " 1

'" (& +,),!! 2 z7t8 6./

$($),! &2 /

bi

(, !, 6(,"! 9 &/& ,

"$(& (! 9

$(-"! "& P7bi ` z8 D" 1 &2 /,

 

 

 

 

 

 

1/, ! (&"$(&0 &)$,/#! 1 !,6/0),"$/-,'$"$($E$!&-.6&(,$"-&2 / bi

, "$(& (!,- $(-"! "# " ( 1 2, &2,/#!,

 

 

 

 

 

 

 

id QRU PQa P7b ` z8

 

 

 

7MG8

 

 

i

 

 

 

 

 

 

i = <m <

\" (, &/ !,+. ,$"- правилом максимума апостериорной вероятности >(&L2!& " (.9 ($,/&+$" D" ($E,05$$ (, &/ !,+. ,0" приёмником

Котельникова

/#+-* (2 / b,9$, , "$(& (! 0$(-"! "# 2 3! !,9"& * (2 /$

 

P7b ` z8

P7bi 8w7z ` bi 8

 

 

 

7M 8

 

 

 

 

 

i

 

 

w7z8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

> ) ", & 7Ошибка! Источник ссылки не найден.8 7MG8

(, &/ 2, &2 2,

, "$(& (! 9$(-"! "& 6 )$" "$" " ,"#

(, &/

 

 

 

 

id QRU PQa P7b 8w7z ` b 8

 

 

7MI8

 

i = <m <

i

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

b=

 

b< < 7 m H 8 "

/& )/-

$($),'& & /#+ 0"- ) &'!.$ &2 /.

= &

/$)!$$ (, &/ ( 5,$"-) ) 9! 1 !$(,$! " ,

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

P7b 8w7z ` b 8

P7b 8w7z ` b 8

 

 

7MM8

 

=

=

 

 

<

<

 

 

 

 

 

 

 

<

 

 

 

 

 

 

(&"$(&9

&)$,/#! 1 !,6/0),"$/- 2 3!

/ '&"#

&+

(&"$(&- 2&!&2,/#! 1

($)!$1 (& ,

(& (& ,% (, !.% Ri j

< i j

 

 

 

 

 

 

Критерий максимального правдоподобия (максимума функции правдоподобия)

/& , (& (!.$ $(-"! "& &2 / !$&+$"!. " )/- (&L2, )& ($"!.% 65$!&9 & /#+ 0" (, &/ 2, &2,/#! 1 (, ) ) 6&-

id QRU PQa w7z ` b 8

7M@8

i

 

i = <m <

 

! 1), )-" (, 2 "($!&$"! E$!&$ (, )

) 6&-

MA

 

 

 

i

w7z ` bi 8

 

7MW8

 

 

 

 

 

 

 

 

w7z ` E8

 

1)$ w7z ` E8

/ "! "# $(-"! "& ($,/&+,4&& z7t8 (& / && '" !, % )$ )$9 "$"

" /# E 2

 

 

 

 

 

 

1), 2$" 7M@8 2 3! +,

& ,"#

 

 

 

 

 

 

id QRU PQa i

7@=8

 

 

 

i = <m <

 

>(, &/ 2, &2,/#! 1

(, ) ) 6&- "$" "$" (&"$(&0 2&!&2 2, 22.

 

 

 

 

m <

 

/ !.%$(-"! "$9 E&6 &2 / "$ P7 E ` bi 8 PZ[

 

 

 

 

 

i =

 

"2$"&2 '" (& (,$! "$ )( 1 )( 1 $% , (& (!.% $(-"! "$9 &2 /

P7bi 8 <? m

(, &/ 2, &2 2, ,

"$(& (! 9 $(-"! "& 6 )$" ,),"#

(, &/ 2

2, &2,/#! 1 (, ) ) 6&-

 

,(,2$"(. ,!,/, &/& &1!,/, θ 7< H n 8 7$" (

/ ',-% $/& !$" (.$

( 3),05&% ,(,2$"( 8 !$&+$"!. " 2$" * ! 4&& (, ) ) 6&- 6 )$2 &2$"# / ! 0 / "! "#$(-"! "& w7z ` bi θ8 1), )/-!,% 3)$!&-* ! 4&& (, ) ) 6&-

!$6% )&2 ( &!"$1(&( ,"# &/& ($)!&"# D" / ! 0 / "! "#$(-"! "& $2 +!,'$!&-2 ( 3),05$1 ,(,2$"(, 7&!"$1(,/ 2! 1 2$(!.98

 

w7z ` bi θ8dθ $/&θ !$&+$"!.9 ,(,2$"(K

 

w7z ` bi 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7@<8

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w7θ8w7z ` bi θ8dθ $/&θ / ',9!.9 &+$"!.2 (, ($)$/$!&$2

 

θ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, (&2$($/& &1!,/ ,!,/$ / ',$" / ',9!.9 *,+ .9 ) &1 &+$"!.2

(, ($)$/$!&$2$(-"! "& "

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w7z ` bi 8

 

w7z ` bi 8w7 8d

7@H8

 

 

 

w7z ` bi 8

Критерий Неймана–Пирсона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/& E&6 & !$(, ! 4$!!.$ &

(, "&'$& !$+2 3! ($)$/&"# , (& (! 0

$(-"! "#

$($), ,$2.% &2 / " D" 2 / ',$ & /#+ 0" (&"$(&9 $92,!,

>&( !, \" " (&"$(&9

(&2$!-0" !,

(&2$( (,)& / ,4&& (& 6!,( 3$!&& 4$/&

$E,05,- %$2, '&",$"-

"&2,/#! 9 $/&

(& +,),!! 9 $(-"! "& / 3! 9 "($1&

p/" 2&!&2&+&($"- $(-"! "# (

, 4$/& p 4

 

/- !,% 3)$!&- ($E,05$1

(, &/, L

( "(,! " &1!,/ (,+6& ,0" !, )$

 

d

6/, "# ($E$!&9 6 " " " && 4$/& 7= 4$/& !$"8

d

6/, "& ($E$!&9 B=

B< 6/, "#

($E$!&9 !,/&'&& 4$/& 7< 4$/#$"#8

 

 

 

 

,/$$+,),0"$/&'&!$(-"! "& / 3! 9 "($1& " (,-(, !,

 

 

 

 

 

p/" P7 E ` =8 w z ` = dz const

7@A8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B<

 

 

>(& +,),!! 9$/&'&!$ p/" !$6% )&2 2&!&2&+&( ,"#$(-"! "# (

, 4$/&

 

 

 

 

p 4 P7 E `<8 w z `< dz PZ[

7@G8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B=

 

 

/#+- 2$" ) !$ ($)$/L!!.% 2! 3&"$/$9 ,1(,!3, 2$"

($).) 5$1

.(,3$!&-2 3! 2&!&2&+&( ,"# /$) 05 0 22

 

 

p

4

p

/"

<

 

 

 

 

 

7@ 8

 

 

 

 

w z ` = w z `< dz PZ[

d

B<

MG

 

 

 

 

 

 

d

)/- " (.% ).!"$1(,/#!$

 

&!&2 2 6 )$" ) "&1,"#- )/- "$% +!,'$!&9 z B<

.(,3$!&$ w z ` = w z `< = $ ",/#!.$ z 6 ) "

(&!,)/$3,"# 6/, "& ($E$!&9

d

1), ($E,05$$ (, &/ 6 )$" /$) 05&2

 

B=

 

 

 

 

 

 

<

 

 

 

 

 

w z `<

 

7@I8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w z ` = =

 

 

> ( 1 .9 ($!#

($)$/-$"-&+ !$/&!$9! 1 (, !$!&-

 

 

w7z `<8

 

 

 

 

 

 

1

 

w7z ` =8dz p/"

7@M8

 

 

 

 

w7z ` =8

 

 

1)$ 17x8 * ! 4&- $)&!&'! 1 ,' , " (,-(, !,17x8 < x =K = x =

, /$) 05$2 (& !$ &+ 6(,3$! (,+6&$!&$ ( "(,! " !,6/0)$!&9 !, 6/, "& ($E$!&9 (&"$(&0 $92,!, >&( !, )/- )! 2$(! 1 / ',- 1), z " &" &+ )! 1 " 'L",

z: )&! " 'L"

 

w7z ` =8

 

w7z ` <8

 

 

 

 

w7z ` =8dz p/"

 

 

p/"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z (

 

 

 

 

 

 

 

 

w7z ( ` <8

 

 

z (

 

 

 

 

 

w7z ( ` =8

w7z `<8

s= =

s< w7z `<8

z

 

 

 

 

w7z ` =8

d

d

w7z ` =8

 

 

 

 

 

 

B=

B<

 

 

 

 

& <H ,+6&$!&$ ( "(,! " , &1!,/

(&"$(&0$92,!, >&( !,

 

 

Критерий обобщённого максимального правдоподобия

 

 

 

/& &+:+, !$&+$"!.% ,(,2$"( θ ,!,/, &/& &1!,/, * ! 4&-

(, )

) 6&-

($)$/$!, !$

/! "#0

" 2$"

(, &/,

2, &2,/#! 1

(, )

) 6&-

2 3!

& /#+ ,"# правило обобщённого максимального правдоподобия 1/, ! " ( 2

2, &2&+&($"- w7z ` bi θ8 2$"! &

&2 /,2 & $2 !$&+$"!.2 ,(,2$"(,2

>(& D" 2 " ,),$" !$6% )&2 "#

!,% 3)$!&- * ! 4&& (, ) ) 6&- "L2

) /!&"$/#! 1 &!"$1(&( ,!&- $2 θ " ($ / 3!-$" ($,/&+,4&0 ($E,05$1 (, &/,

'L" 2 .E$,+,!! 1 (, &/ 6 65L!! 1 2, &2,/#! 1 (, ) ) 6&-6 )$" /$) 05&2

 

id QRU PQa

w7z ` b

 

 

H

8

7@@8

 

i < H

 

 

i

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/&

($) ,(&"$/#! ),L"-!,9"& +!,'$!&- " < " H & " ) (& " (.% * ! 4&-

(, ) ) 6&- ) "&1,$" 2, &2 2,

"

 

 

(, &/

6 65L!! 1 2, &2,/#! 1

(, ) ) 6&-6 )$" "$" " ,"# (, &/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

id QRU PQa w7z ` b

 

" <

 

 

" H

8

7@W8

 

i

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2! 1&% (, "&'$&% / ',-% (, &/ 6 65L!! 1 2, &2,/#! 1 (, ) ) 6&-

6/&+

"&2,/#! 2 (&"$(&0 2, &2,/#! 1

(, ) ) 6&- & !$+!,'&"$/#!

( &1(. ,$"$2 ,'$"$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

ЛЕКЦИЯ 6

Алгоритмы и схемы оптимального приёма в идеальном канале с гауссовским шумом.

Вывод алгоритма оптимального приема 7различения8 полностью известных m-позиционных сигналов на фоне белого гауссовского шума. Структурные схемы оптимальных когерентных приёмников на основе квадраторов и корреляторов. Упрощение алгоритма и его реализации для систем сигналов с равными энергиями. Особенности приёма двоичных сигналов. Обеляющий фильтр.

, 2 "(&2 $($),' )& ($"!.% 65$!&9 &)$,/#! 2 ,!,/ "-!!.2&

,(,2$"(,2& & bBc

 

 

 

 

 

>(& $($),'$ bi

&2 /, !, % )

(&L2!& , 7)$2 ) /-" (,8 !, &!"$( ,/$ ($2$!&

)/&"$/#! "&T " ,$" &1!,/

 

 

 

 

 

1)$

z7t8 si

7t8 n7t8

 

 

7W=8

si 7t8 ui 7t8

 

 

7W<8

 

 

 

&1!,/ bi &2 /, 7

/$+!.9 &1!,/8 )$9 " 05&9 !, % )$ (&L2!& , ui 7t8 &1!,/ bi

&2 /, !, .% )$

$($),"'& ,

"-!!.9 D**&4&$!"

$($),'& ,!,/, n7t8

($,/&+,4&-bBc N 7t8 !, &!"$( ,/$($2$!& " = )T

 

 

 

b$/.9 1, &9 E 2 N 7t8 D" ! (2,/#!.9 / ',9!.9

( 4$ )! " ( !!$9

7!, / 3&"$/#!.%

', " ",%8 >

N= 1 2,"$2,"&'$ $

3&),!&$

 

= ,

N 7t8

(($/-4& !!,-* ! 4&- B 7 8

N 7t8N 7t 8

 

N=

7 8

 

 

 

N

 

 

 

H

 

 

 

),/#!$9E$2 6 )$2 '&","# '" &1!,/. si 7t8 i = < m <

/! "#0 &+$"!.

(&L2!&$ ,$ ($) / 3$!&$ (, ),! $/&

(&L2!&$

)$9 " 0"

система

вхождения в связь система

синхронизации & система

оценки

параметров

канала

& "$2, % 3)$!&- -+# ($)!,+!,'$!, )/- ($)$/$!&- !,',/, $1 $,! , -+& & "$2, &!%( !&+,4&& ($)!,+!,'$!, )/- ($)$/$!&- !,',/#!.% 2 2$!" ($2$!& " /$!&- (&L2!& &1!,/ ")$/#!.% &2 / & "$2, 4$! & ,(,2$"( ,!,/, & /#+$"-)/-" /$3& ,!&-&+2$!$!&9 ($2$!& D"&% ,(,2$"( '" 6. & /#+ ,"# &% )/- ) "&3$!&- 2, &2,/#! 1 ,'$" , (,6 ". (&L2!& , , (&2$( $/& ,!,/$

&1!,/ (& 6($",$" )

/!&"$/#!.9 *,+ .9 ) &1 " &1!,/ si 7t8 !, % )$ (&L2!& ,

6 )$" "/&',"#- "

$($),!! 1 &1!,/, ui 7t8 !,',/#! 9 *,+ 9 /- !,% 3)$!&- si 7t8

!$6% )&2 &+2$(&"# D" " *,+ .9 ) &1 /& !,',/#!.$ *,+. (&!&2,$2.% &1!,/

" '! &+$"!. (&L2!&$ " ", 9 (&L2!& !,+. ,0" когерентным !,'$ (&L2!& !,+. ,0"некогерентным

/- "($!&- (&L2!& , "&2,/#! 1 , 2 :/&6 (&"$(&0 "&2,/#! "& !$6% )&2 "$" " && +,),!! 9 2 )$/#0 ,!,/, ,))&"& ! 9 2$% 9 !,9"&

* ! 4&0 (, ) ) 6&- w7z ` bi 8 /& &1!,/. !, % )$

(&L2!& , &+$"!. " * ! 4&-

(, ) ) 6&- w7z ` bi 8 /! "#0 ($)$/-$"-(,

($)$/$!&$2 ,))&"& ! 9 2$%&

>/ "! "# $(-"! "& ($,/&+,4&& 6$/ 1 E 2, wN 7n8 !, &!"$( ,/$ ($2$!& 7=KT 8

),L"-.(,3$!&$2

 

 

 

 

 

<

T

 

 

 

 

wN 7n8 K Nah

nH 7t8dt

7WH8

N=

 

=

 

 

1)$ K gZP N= R ! ",!", " (,-"($2&"-! /0 \", ! ",!", "($2&"-! /0

R

/# 6$/.9 E 2 D" &)$,/&+&( ,!!,-2 )$/# E 2, " (,-&2$$" !$1(,!&'$!!.9 ', " "$ $"(

" 6(,3$!&$&2 / bi &1!,/ si 7t8 -/-$"-)! +!,'! 9 $(,4&$9 D" 2 MI

w7z ` bi 8 wN 7z si 8 /$) ,"$/#! )/-,!,/, bBc * ! 4&- (, ) ) 6&-6 )$" (, !,

 

 

<

T

z7t8 si 7t8 H

 

 

 

 

=

 

7WA8

w7z ` bi 8 K Nah

 

dt

N=

 

 

 

 

 

 

Правило максимума апостериорной вероятности при когерентном приёме. /- &)$,/#! 1 ,!,/, bBc D" (, &/ 6 )$" /$) 05&2

 

 

<

T

 

 

 

id QRU PQa P7bi

8 Nah

 

z7t8 si

7t8 H dt

7WG8

 

 

 

 

 

 

 

i = <m <

N= =

 

 

 

d

 

1)$ i 4$! , ! 2$(, &2 /, ,/*, &"$ " (.9 .),L"- ,'$"$ ($E$!&- m

(,+2$( ,/*, &",

 

z7t8 &1!,/ !, % )$ (&L2!& , (, !.9 22$ &1!,/, & ($,/&+,4&& 6$/ 1

1, 1 E 2, )! " ( !!$9 > N=

si 7t8 &1!,/ bi

&2 /, )/&"$/#! "&T !, % )$ (&L2!& , 7опорный сигнал8

F ! 4&- g[7x8

2 ! " !!,- !$6. ,05,- * ! 4&- " $1 ,(1 2$!", > D" 2

/ 3$!&$ 2, &2 2, !$ &+2$!&"- $/& .(,3$!&$ 6 ,% +,2$!&"# $1 !," (,/#!.2 / 1,(&*2 2 1),

 

T

H

dt N= g[ P7bi 8

 

 

7W 8

id QRU PZ[ z7t8 si 7t8

 

 

 

$2i

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/& (, (."# ,)(," (,+! "& ) &!"$1(,/ 2 "

 

 

 

 

 

T

E

N=

 

 

 

 

 

id QRU PQa z7t8si 7t8dt

 

s i

 

g[ P7bi

8

 

7WI8

 

 

 

$2i

=

 

H

H

 

 

 

 

/- ($,/&+,4&& D" 1 ($E,05$1 (, &/, !$6% )&2 +!,"# !$ " /# &1!,/. !, % )$ (&L2!& , & , (& (!.$ $(-"! "& $($), ,$2.% &2 / ! & > N= 6$/ 1

E 2,

T

!"$1(,/ z7t8si 7t8dt !,+. ,$"- корреляционным интегралом , "( 9 " $1

=

.'& /-05$$ коррелятором >(&L2!& " ( 2 .'& /-0"- (($/-4& !!.$ &!"$1(,/. !,+. ,0"корреляционным приёмником

Правило максимального правдоподобия при когерентном приёме. \" (, &/ * (2,/#! 2 3! / '&"# &+ (, &/, 2, &2 2, , "$(& (! 9 $(-"! "& (& (,$! "$ $% , (& (!.%$(-"! "$9

 

 

 

T

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

id QRU PZ[

z7t8 si 7t8

 

dt

 

 

 

$2i

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

E

s i

 

 

&/&

 

id QRU PQa z7t8si 7t8dt

 

 

 

 

 

 

H

 

 

$2i

 

=

 

 

 

 

 

 

D" 2 / ',$"

,),$" !$6% )&2 "# &+2$($!&- N=

/- &1!,/ ) &'!.% &2 / 7 m H 8 (, &/

( 5,$"-) ) 9! 1 !$(,$! " ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

Es <

< T

 

 

 

 

Es =

 

 

z7t8s 7t8dt

 

 

z7t8s 7t8dt

 

H

 

 

H

 

<

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

=

=

 

 

 

 

 

 

7WM8

7W@8

2, &2,/#! 1 (, ) ) 6&-

 

7WW8

/- $($),'& ) &'!.% &2 / 6.'! & /#+ 0" /$) 05&$& "$2. &1!,/ :H , & ! 9 , + 9

u<7t8 Um SXY7=t8 u= 7t8 =

7<==8

F :H 7 & "$2, ( "& / 3!.% &1!,/ &1!,/. (, ! 9 D!$(1&$98

 

MM

 

 

 

 

 

u<7t8 Um SXY7=t8 u= 7t8 Um SXY7=t 8 u< 7t8

 

 

 

 

 

 

 

 

7<=<8

; :H 7 & "$2, (" 1 !,/#!.% &1!,/ &1!,/. (, ! 9 D!$(1&$98

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u<7t8 Um SXY7<t8 u= 7t8 Um SXY7Ht8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7<=H8

1)$ f< f= f

fH

f= f

 

f

)$&,4&-

', " ".

" (,-

)/- 6/0)$!&-

(" 1 !,/#! "& ) /3!, 6."# .6(,!, (, ! 9 f

k ?7HT 8 1)$ k

!," (,/#!$'& /

 

 

 

, (& !$7<A8 &+ 6(,3$!. ($2$!!.$)&,1(,22. &1!,/ ) % +&4& !!.% & "$2

2 ) /-4&& !, .% )$ $($),"'& ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<

 

 

=

<

<

=

=

=

 

:H U 7t8

U m

<

b7t8

SXY7 t8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

b7t8

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t F :H U 7t8 U m

 

=t

 

 

b7t8

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SXY

 

<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

U 7t8

Um

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b7t8

 

 

 

:H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

; :H U 7t8 U m

SXY H f=

f

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

U m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F :H

t

; :H

t

& <A &1!,/. (,+/&'!.% ) % +&4& !!.% & "$2 2 ) /-4&& !, .% )$ $($),"'& ,

/& D**&4&$!" $($),'& ,!,/, &+$"$!

&1!,/. !, .% )$ ,!,/, si 7t8 ui

7t8 i = < 1),

&1!,/ :H , & ! 9 , + 9 7 s= 7t8 = 8

 

 

 

T

 

 

<

Es<

 

 

z7t8s 7t8dt

 

 

 

<

 

H

 

 

 

 

 

=

 

 

=

 

 

(&L2!&$ " ", 3$ &+$"!. & (& & /#+ ,!&& )/- $($),'&

7<=A8

/& & /#+ 0"-&1!,/. (, ! 9 D!$(1&$9 7F :H ; :H8 "

T

<

T

 

<

 

 

z7t8 s<7t8 s= 7t8 dt

 

 

 

 

=

7<=G8

 

= &/& z7t8 u< 7t8 u= 7t8 dt

=

=

=

 

=

 

 

D" 2 / ',$!$! 3! +!,"#

 

 

 

 

/-F :H (, &/ 2 3!$5L ( "&"#

 

 

 

 

 

T

<

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

7<= 8

 

z7t8u< 7t8dt

 

 

 

=

=

 

 

 

 

Структурные схемы оптимальных приёмников, реализующих правило максимального правдоподобия

, %$2,% C ($E,05$$ "( 9 " " ($ ($)$/-$" ! 2$( $" & !, .% )$ " ( 9 &1!,/ &2$$" 2&!&2,/#!$ 72, &2,/#!$8 +!,'$!&$ 2 2$!". ($2$!& (,"!.$ T &2 / D"&2 ! 2$( 2 .),L"-!, .% )$C

s 7t8

s 7t8

Es= ? H

=

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(($/-" (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 8H

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z7t8

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bi

z7t8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

bi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7PZ[8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7PQa8

 

 

 

 

 

 

7 8H

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s<

7t 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kT " & "$2.

 

 

 

 

s< 7t 8

Es< ? H

 

kT " & "$2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&!%( !&+,4&&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&!%( !&+,4&&

 

 

 

 

 

& <G "( " (!.$%$2. "&2,/#!.%

(&L2!&

(& 1$($!"! 2

(&L2$

 

 

M@

Обеляющий фильтр

$E,05&$ (, &/, / '$!!.$ (,!$$ "&2,/#!. (& / && '" E 2 ,!,/$ 6$/.9 1 " +!& ! "# &" ,4&& 1), E 2 !$6$/.9 , (,E$!!.9 (,E$!!.9 E 2

"/&',$"-" 6$/ 1 "$2 '"$1 D!$(1$"&'$&9 $"( !$(, ! 2$(!.9

(,E$!!.9 E 2 (, "&'$& 2 3$" 6."#

/ '$!

(&

(

,!&& 6$/ 1 E 2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

$($)," '!,- * ! 4&-

'$($+ /&!$9!.9 *&/#"( !$(, ! 2$(! 9 ; /& K 7 f 8

/&!$9! 1 *&/#"(, " > (,E$!! 1 E 2, 6 )$" (, !,

 

 

 

 

 

 

 

H

N=

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G( E 7 f 8

K 7 f 8

 

GN 7 f 8

 

 

K 7 f 8

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

1)$ GN 7 f 8 N= ? H > 6$/ 1 E 2, G( E 7 f 8

> (,E$!! 1 E 2,

\!$(1$"&'$&9 $"( E 2, !, .% )$ ($)$/-$"-" /# ; *&/#"(, /& E 2

!, % )$ 1, &9 " (,E$!!.9 E 2 ", 3$ 6 )$" 1, &2

" 2 '" *&/#"(

/&!$9!.9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/- / '$!&- 6$/ 1 E 2, &+ (,E$!! 1 ) "," '! ( "&"# /$)!&9 '$($+

*&/#"( ,)(," ; " ( 1 ) /$" (-$" (,$! "

 

 

 

 

 

 

7 f 8

 

H

N ? G( E 7 f 8

1)$ N SX[YT

7<=I8

 

 

 

 

 

KF

 

 

F&/#"( ", 9 ; !,+. ,$"- обеляющим фильтром " 2 '" $1 +,),'$9

-/-$"- ($6(,+ ,!&$(,E$!! 1 E 2, 6$/.9

 

 

 

$E,05&$

(, &/,

"&2,/#!.$

(& )$9 " && (,E$!! 1 E 2, ,),0"

($E,05&2& (, &/,2& "&2,/#!.2& )/- 6$/ 1 E 2, ! (, '&",!!.$ )/- &1!,/

z 7t8 & si 7t8 " (.$ / ',0"-

(& ( % 3)$!&& z7t8 & si 7t8 '$($+ 6$/-05&9 *&/#"(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z7t8 si

7t8 n( E 7t8

 

6$/-05&9

z 7t 8

si 7t 8 n7t8

"&2,/#!.9

 

d

 

(&L2!&

 

bi

 

 

 

 

 

 

 

*&/#"(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)/- si 7t8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

& < %$2,

"&2,/#! 1 (&L2!& , (& (,E$!! 2 E 2$

 

"- "&2,/#!.9 (&L2!& 6$/-05&2 *&/#"( 2 ) "," '!

( " 5$" 0"

!$" (.$"( )! "&-+,!!.$ $1 ($,/&+,4&$9 , (&2$($/& > (,E$!! 1 E 2, )$(3&" ', " ". !, " (.% $L +!,'$!&$ (, ! ! /0 " )/- ", 1 E 2, !$ 5$"$" *&+&'$& ($,/&+$2 1 6$/-05$1 *&/#"(, " !, D"&% ', " ",% +!,'$!&$ $($)," '! 9 * ! 4&& ) /3! 6."# 6$!$'! 6 /#E&2 ", &% / ',-% & /#+ 0" '"&"&2,/#!.$ субоптимальные правила решения " (.$ ( 5$ ($,/&+,4&& ! !$/# ( &1(. ,0" ,'$" "&2,/#!.2 (, &/,2

MW